机电一体化技术课程设计.docx
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1、机电一体化课程课程设计说明书课程名称:机电一体化技术设计题目:交通信号灯模拟控制系统的设计专业:机电一体化技术班级:姓名:学号:指导教师:设计时间:*机电高等专科学校机电工程系1绪论1I引言当今,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械扳手式信号灯,用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上,安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示“停止”,绿色表示“注意二186
2、9年1月2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国,这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成,1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”,绿灯亮表示“通行”。1918年,又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯,一种是把压力探测器安在地下,车辆一接近红灯便变为绿灯;另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机遇红灯时按一下嗽叭,就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故。信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力
3、,减少交通事故有明显效果。1968年,联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。1. 2单片机概述单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。通常,单片机由单块集成电路芯片
4、构成,内部包含有计算机的基本功能部件:中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、4代的发展,目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展,它们的CPU功能在增强,内部资源在增多,引角的多功能化,以及低电压底功耗。2MSC-8051单片机的结构及原理2. IMSC-8051型单片机的基本结构8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统几个部分,其结构框图如图2-1所示。POP1P2P3TXDRXDINTOINTI图2-1MSC-8051系
5、统结构框图在一个芯片上集成了一个单片机的各个组成部分,其功能如下:(1)中央处理器(CPU):是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。(2)片外数据存储器(RAM):8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用户能使用的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义(3)片内程序存储器(ROM):8051共有4096个8位掩膜ROM,用于
6、存放用户程序,原始数据或表格。(4)并行输入输出(I/O)口:8051共有4组8位I/O口(P0PKP2或P3),用于对外部数据的传输。(5)中断系统:8051具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断,可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。(6)时钟电路:8051内置最高频率达12MHZ的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但8051单片机需外置振荡电容。3. 2MSC-8051型单片机的引脚功能MCS-51系列单片机中的8051采用40Pin封装的双列直接DIP结构,图2-2是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟
7、线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3线复用。图2-21电源引脚VSS和VCCVCC:电源+5V输入OVSS:GND接地。2外接晶体引脚XTA11和XTA12XTA11和XTA12外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时,此二引脚用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。3控制或与其它电源复用引脚Reset/vpd、A1aPROjpesn、ve/vppRESET/VPD复位信号复用脚,当8051通电,时钟电路开始工作,在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。初始化后,程序计数器PC指向OOOOH,P0-P3输出口全部为高电平,堆栈指针写
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